宣木瓜罐頭生產過程中的護色工藝

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(安徽農業大學 茶與食品科技學院,安徽合肥 230036)

宣木瓜(ChaenomelesspeciosaS. Nakai),又名皺皮木瓜,鐵腳梨,屬薔薇科貼梗海棠[1 - 2],是我國著名的四大“藥食同源”植物之一。它在我國安徽,云南,四川等地均有種植,但以宣城地區所產品質最佳,故名“宣木瓜”[2]。目前,對宣木瓜的開發利用主要集中在中藥、藥酒以及果脯方面,宣木瓜中富含氨基酸、黃酮、有機酸以及鉀、鈣、鎂等微量元素[1],中醫認為其有舒筋活絡、健脾開胃、舒肝止痛,祛風除濕之效[3],所以宣木瓜產品的開發利用有遠大的前景。但在加工過程中宣木瓜極易發生褐變,嚴重影響產品的感官品質,因此研究宣木瓜護色工藝對其進一步開發利用具有重要意義。

目前常見的用于食品中的護色劑有抗氧化劑,利用其較強的還原性抑制褐變發生,如亞硫酸鹽;有機酸類如植酸檸檬酸等利用其金屬離子螯合力對果蔬的褐變也有一定效果;另外EDTA和鹵鹽等也有一定的護色效果,目前新興研究發現檸檬酸亞錫二鈉對抑制褐變也有很好的效果。亞硫酸鹽護色效果良好,在實際生產中有廣泛使用,但已證明其對人體有一定的危害[4 - 5]。所以本文主要探討新型無害的護色方案,選取植酸,檸檬酸,VC,檸檬酸亞錫二鈉作為主要研究對象,并以偏重亞硫酸鈉作為對比研究。

1 材料與方法

1. 1 材料與儀器

宣木瓜 采自安徽宣城市新田鎮木瓜種植基地,采后經挑選分級后立即放入2 ～ 4℃冷庫貯藏,要求大小基本一致,八成熟,果實黃綠色。添加劑 市售蔗糖,檸檬酸亞錫二鈉、植酸、檸檬酸、抗壞血酸、偏亞硫酸鈉等均為分析純。

DK - S24數顯恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;LR20 - A臺式高速冷凍離心機 北京雷博爾離心機有限公司;752紫外 - 可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;CR - 400色差儀 柯尼卡美能達(中國)投資有限公司。

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 宣木瓜罐頭工藝流程 參考文獻[6 - 7]:原材料→選果、清洗→去皮→清洗→去核、切丁→護色→預煮→修整→抽空→裝罐→注液→排氣→封口→殺菌→成品

1. 2. 2 幾種常見護色劑對宣木瓜預處理護色效果比較 參照金定棟[4]的方法略作修改:選取大小成熟度一致的宣木瓜,去皮,測定其多酚氧化酶(PPO)的活力和色澤度,然后將其切成0. 5cm左右厚度的薄片,分別置于如表1中所示不同質量分數的偏重亞硫酸鈉、植酸、檸檬酸、VC、檸檬酸亞錫二鈉的護色液中常溫浸泡15min然后取出瀝干,在2 ～ 4℃的冷庫中放置24h后測定其多酚氧化酶(PPO)的活力和褐變度(BD)。

表1 宣木瓜預處理護色劑種類及濃度表Table 1 Different kinds and concentrations of anti - browning agents for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

1. 2. 3 宣木瓜預處理復合護色最佳配比 根據《食品添加劑使用衛生標準》的要求,在1. 2. 2單因素實驗的基礎上以植酸、檸檬酸和VC作為因素選取適當濃度配制成復合護色液,如表2所示L9(33)進行正交護色預處理實驗。同時以去離子水為空白參照CK1,以0. 01%偏亞硫酸鈉護色液作為對照組CK2護色后測定其多酚氧化酶活性和褐變度[5]。

表2 宣木瓜預處理護色液正交設計表Table 2 Orthogonal design table of anti - browning agents for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

1. 2. 4 抽空處理單因素實驗 在罐頭加工中,對果實進行抽真空處理經常作為防止產品褐變的一種方法。將1. 2. 2復合護色預處理后的宣木瓜預煮,將煮好的宣木瓜丁分別用不同濃度(22%、25%、28%、30%)的糖液在0. 08MPa下抽空25min后裝罐,隔30d后測定其褐變度;將煮好的木瓜丁用25%的糖液分別抽空(15、20、25min)后裝罐,隔30d測定其褐變度[8]。

1. 2. 5 植酸和檸檬酸亞錫二鈉對宣木瓜罐頭的護色效果 宣木瓜經抽空處理后進行裝罐,在已含有0. 3%檸檬酸的湯汁中分別加入檸檬酸亞錫二鈉和植酸,檸檬酸亞錫二鈉的濃度為:0. 01%,0. 02%,0. 03%;植酸的濃度為0. 01%,0. 02%,同時以0. 01%偏重亞硫酸鈉和不加護色劑的作對比。每隔15d測定其褐變度,選取最佳的護色劑[2]。

1. 2. 6 褐變度的測定 將處理好的宣木瓜片取出,將表面的水分用紙巾吸干,然后用色差儀直接測量。參數分別為:L*(亮度),a*(紅 - 綠)和 b*(黃 - 藍),通過反射測量得到。每組樣品重復測量五組,然后取E* 平均值為褐變度BD[9]。

ΔE*的計算公式:

1. 2. 7 多酚氧化酶活性的測定 粗酶液的提取:取不同條件處理后的宣木瓜果肉,置于研缽中,加入5. 0mL預冷的提取緩沖液(含1mol/L MPEG、4% PVPP和1% Triton X - 100),在冰浴條件下研磨成勻漿,然后4℃、12000×g離心30min,收集上清液為酶提取液,4℃冰箱中保存備用。

活性測定:取4mL 0. 05mol/L、pH5. 5乙酸—乙酸鈉緩沖液和1. 0mL 0. 05mol/L鄰苯二酚溶液,最后加入100μL 酶提取液,混勻后立即測定反應體系在420nm 處吸光度。以蒸餾水為參照,在反應15s時開始記錄,每隔30s 記錄一次,共記錄2min。酶活性定義為每克果肉1min內吸光度(A420)增加0. 001為1個活性單位(U)[10]。

1. 2. 8 數據處理 數據處理采用Excel分析和作圖,正交實驗結果采用SPSS分析軟件。

2 結果與討論

2. 1 不同護色劑對宣木瓜預處理護色的效果比較

圖1 不同濃度護色液的護色效果Fig. 1 Browning inhibition effect of different concentration of anti - browning agents

由圖1a、圖1b可知,植酸、檸檬酸,VC在控制褐變和抑制多酚氧化酶活力方面都有良好的效果;從曲線趨勢圖上可看出添加護色劑后,宣木瓜果實褐變度和多酚氧化酶的活力抑制效果明顯,但達到一定濃度時褐變度變化不大。幾種護色劑的護色效果依次是:偏重亞硫酸鈉>植酸>VC>檸檬酸。從質量分數來看,雖然偏重亞硫酸鈉和植酸的濃度都比較低,效果卻比VC和檸檬酸要好,這與傳統護色中使用亞硫酸鹽護色效果好的結論是一致的,但是越來越多的研究表明,亞硫酸鹽對人體的健康存在潛在危害,所以在實驗中嘗試非硫護色。植酸和檸檬酸的護色原理可能是能降低產品的pH,并與多價金屬離子絡合,抑制PPO酶的活性和多價金屬對褐變的催化作用,從而減緩加工果蔬的酶促褐變發生[4 - 5],所以選用植酸,檸檬酸和VC進行正交復合護色,水平選擇依據《食品添加劑使用衛生標準》。

2. 2 護色預處理正交實驗

從表3可以看出:與2. 1的單一護色劑護色相比,復合護色劑的效果明顯增強,兩者對比,復合護色液處理后的木瓜褐變度明顯減少,這說明植酸、VC、檸檬酸之間具有協同效應。根據表3的分析,可以得出三種護色劑對PPO活性和褐變度抑制效果的順序為:植酸>VC>檸檬酸,這與2. 1的實驗結果是大體相同的。最佳復合方案為A3B1C3,即植酸0. 02%,VC0. 01%,檸檬酸0. 4%,對此組合進行3次驗證性實驗,得到褐變度均值為3. 583。采用復合護色劑處理后的木瓜色澤青透,形態正常,在預煮前不會出現明顯的褐變現象[4 - 5]。

表3 宣木瓜預處理復合護色L9(33)結果Table 3 Result of orthogonal design for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

2. 3 抽空處理的護色效果

從圖2、圖3可以看出,用糖液抽空的罐頭放置一個月后的褐變度明顯比未使用糖液抽空的罐頭小,這說明在預煮后使用糖液抽空能夠明顯抑制褐變,糖液抽空可以作為水果罐頭護色的一種有效方法。抽空處理后的木瓜果實中的氧氣排出,糖液滲透入果實內部,氧氣含量減少氧化褐變發生。

圖2 不同濃度糖液抽空對褐變度影響Fig. 2 Effect of different concentrations of sugar on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

圖3 不同抽空時間對褐變度的影響Fig. 3 Effect of different vacuum pumping time on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

抽空時間達到20min,抽空糖液濃度達到25%時罐頭褐變度最小,隨著抽空時間的延長,糖液濃度的增加,護色效果并沒有得到很明顯的提高。這可能是由于隨著糖液濃度的升高,糖液往果肉中滲透越來越難,在抽空時間達到20min時,糖液滲透基本達到平衡,果肉組織中氧氣不再排出,從而護色效果變化不大。通過分析得出宣木瓜預煮后在濃度為25%的糖液,0. 08MPa壓力下抽空20min可有效抑制褐變[5,8]。

2. 4 添加植酸和檸檬酸亞錫二鈉護色糖液的護色效果的影響

圖4 不同濃度DSC對褐變度影響Fig. 4 Effect of different concentrations of DSC on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

在含0. 3%檸檬酸的罐頭中加入不同濃度植酸和檸檬酸亞錫二鈉的護色效果如圖4、圖5所示。可以看出與未加護色劑的空白組相比較,隨著檸檬酸亞錫二鈉和植酸添加濃度的增加,罐頭褐變度有所減小。檸檬酸亞錫二鈉濃度為0. 02%和0. 03%時的護色效果差異不明顯,0. 02%植酸護色效果相對較好,所以選取0. 02%的檸檬酸亞錫二鈉和0. 02%的植酸進行對比實驗,以偏重亞硫酸和空白(無添加)作對照。結果顯示(圖6),護色效果大小分別為:偏重亞硫酸鈉>檸檬酸亞錫二鈉>植酸>空白。由于亞硫酸鹽在食品護色中存在安全問題,在灌裝時選擇效果相近的檸檬酸亞錫二鈉進行護色。檸檬酸亞錫二鈉做為新型的護色劑,雖然還沒有得到廣泛的應用,但已有研究表明其在果蔬護色上有很好的效果。檸檬酸亞錫二鈉不僅自身有抗氧化的功能,而且在酸性宣木瓜罐頭中可以協同檸檬酸逐漸消耗殘余氧氣,起到抗氧防腐作用,因此對果肉護色有顯著功效。

圖5 不同濃度植酸對褐變度的影響Fig. 5 Effect of different concentrations of phytic acid on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

圖6 幾種不同護色劑對褐變度的影響Fig. 6 Browning inhibition effect of different anti - browning agents

3 結論

實驗結果表明,植酸、檸檬酸以及VC等常見護色劑在宣木瓜罐頭的生產中有很好的效果,利用這幾種護色劑正交復配成新的復合護色劑抑制宣木瓜酶促褐變的效果更顯著;果實預煮后,進行抽空處理不僅可以改變果實形態,而且可以排除果實中氧氣,有效防止氧化褐變;罐頭裝罐時,添加適量的抗氧化劑的護色效果要遠比不加抗氧化劑的效果好。

綜上所述,宣木瓜罐頭加工過程中的護色工藝為:將整理好的木瓜丁在復合護色液(0. 02%植酸,0. 01%VC,0. 4%檸檬酸)中浸泡預處理15min后預煮,預煮后使用濃度為25%的糖液,0. 08MPa壓力下抽空20min;裝罐時加入0. 02%的檸檬酸亞錫二鈉。經對比驗證,這一工藝可有效抑制宣木瓜罐頭褐變。

[1]陳勤. 宣木瓜的化學成分與藥理研究進展[J]. 現代中藥研究與實踐,2008,22(6):17 - 18.

[2]張國慶. 宣木瓜多酚氧化酶酶學特性與抑制劑研究[J]. 食品科學,2011,32(10):288 - 291.

[3]尋鳳華,任琪,程江華，等. 宣木瓜葉中齊墩果酸超聲提取工藝研究[J]. 食品工業,2009(2):62 - 64.

[4]金定棟. 檸檬酸亞錫二鈉對果蔬及其制品護色的研究[D].無錫:江南大學,2009.

[5]張婷婷,夏文水. 檸檬酸亞錫二鈉對雙孢菇罐頭的護色作用[J]. 食品科學與生物技術,2013,32:82 - 88.

[6]陳繞生. 黃肉桃罐頭加工技術[J]. 上海農業科技,2010,2:83.

[7]江允俠,周永生. 無花果罐頭加工工藝研究[J]. 食品工業科技,2007,28(1):127 - 128.

[8]吳溁. 琯溪蜜柚罐頭加工工藝的研究[D]. 無錫:江南大學,2012.

[9]蘇新國,蔣躍明,李月標，等. 4 - HR 對鮮切蓮藕褐變以及貯藏品質的影響[J]. 食品科學,2003,24(2):142 - 145.

[10]曹建康,姜微波,趙玉梅. 果蔬采后生理生化實驗指導[M]. 北京:中國輕工業出版社,2011.